Стропильные системы для двускатных крыш: понимаем суть и виды стропил, используемых в конструкции

Стропильные системы для двускатных крыш: понимаем суть и виды стропил, используемых в конструкции

В данной статье мы расскажем об основных видов стропильных конструкций для двускатных крыш и рассмотрим их преимущества и недостатки. Если вы планируете построить дом с двускатной крышей, то вам обязательно нужно знать о стропильной системе и как её выбрать для вашего дома.

Содержание

1. Что такое стропильная система?
2. Виды двухскатной крыши
3. 1. Простая двускатная крыша — симметричная
4. 2. Простая асимметричная двускатная крыша
5. Расчет стропильной системы двухскатной крыши
6. Расчет нагрузки на стропильную систему
7. Расчет снеговой нагрузки на кровлю
8. Оценка состояния и несущей способности стен и фундамента
9. Расчет угла наклона крыши
10. Расчет шага стропил
11. Расчет длины стропил крыши
12. Расчет сечения стропил
13. Устройство стропильной системы
14. Монтаж стропильной системы
15. Крепление мауэрлата

Правильно сконструированная и собранная согласно технологии, крыша служить барьером, предотвращающим проникновение внутрь дома холодного воздуха и влаги. Снаружи невооруженным взглядом мы видим только малую часть конструкции – кровельное покрытие. Но каркас крыши, который является наиболее важным компонентом, выполняет основные опорные функции и принимает на себя воздействие ветровой и снеговой нагрузок.

Чтобы он не деформировался в результат эксплуатации, необходимо правильно рассчитать величину сечения его элементов и определить расстояние между ними с учетом веса кровельного материала, уклона и климатических условий. В этой статье мы расскажем, что собой представляет стропильная система двускатной крыши дома, из чего она состоит, как проектируется и собирается своими руками.

Что такое стропильная система?

Стропильная система для двускатной крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов, которые в совокупности составляют каркас конструкции.

Она изготавливается из древесины или металла в соответствии с расчетом нагрузок, которые будут воздействовать на них в процессе эксплуатации.

Стропильный каркас кровли выполняет следующие функции:

1. Придает кровельным скатам необходимый уклон. Традиционную форму в виде равностороннего прямоугольника двухскатной крыши придает именно стропильный каркас, формирующий уклон между основанием кровли и ее коньком. Расположенная под углом поверхность, позволяет снегу и воде свободно соскальзывать со ската.
2. Распределяет нагрузку от веса кровельного пирога. Вес кровельного пирога с учетом снеговой нагрузки может достигать до 500 кг/м2, поэтому двухскатная кровля подвергается интенсивной нагрузке особенно в зимний период. Стропила двускатной крыши равномерно распределяют вес, который на них ложиться, а затем передают нагрузку на несущие стены и фундамент дома.
3. Служит основой для крепления термоизоляции и кровельного материала. Стропильный каркас кровли служит своеобразным скелетом конструкции, вокруг которого строится ее «тело». Между стропильных ног должна устанавливаться термоизоляция, а на обрешетку фиксируется кровельное покрытие, которое защищает от проникновения влаги.

Обратите внимание, что конструкция стропильной системы двухскатной крыши достаточно сложна для проектирования и сборки, особенно если у мастера не хватает опыта. Ведь чтобы она была способна выдерживать интенсивные нагрузки, нужно правильно рассчитать сечение стропил и шаг стропил, учитывая уклон и длину скатов, используемый кровельный материал, а также составить чертеж, по которому будет выполняться сборка.

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

1. Простая двускатная крыша — симметричная

Наиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток – невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

2. Простая асимметричная двускатная крыша

Устройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Расчет параметров материала важный этап, поэтому приводим алгоритм расчета пошагово.

Вся стропильная система состоит из множества треугольников, как наиболее жесткого элемента. В свою очередь, если скаты имеют различную форму, т.е. являются неправильным прямоугольником, то нужно разделить его на отдельные составляющие и посчитать нагрузку и количество материалов для каждого. После расчетов данные суммировать.

Расчет нагрузки на стропильную систему

Нагрузка на стропила может быть трех видов:

• Постоянные нагрузки. Их действие будет всегда ощущаться стропильной системой. К таким нагрузкам относят вес кровли, обрешетки, утеплителя, пленок, доборных элементов кровли, отделочных материалов для мансардного этажа. Вес кровли является суммой веса всех его составляющих элементов, такую нагрузку проще учесть. В среднем величина постоянной нагрузки на стропила равна 40-45 кг/м.кв.

Чтобы сделать запас прочности для стропильной системы лучше к расчету прибавить 10%.

Вес некоторых кровельных материалов на 1 м.кв. представлен в таблице

Желательно, чтобы вес кровельного материала, приходящийся на 1 м.кв. площади крыши, не превышал 50 кг.

• Переменные нагрузки. Действуют в разные периоды и с разной силой. К таким нагрузкам относят: ветровую нагрузку и ее силу, снеговую нагрузку, интенсивность осадков.

По сути, скат крыши подобен парусу и, если учесть ветровую нагрузку, вся конструкция крыши может быть разрушена.

Расчет проводят по формуле: ветровая нагрузка равна показатель по региону, умноженный на поправочный коэффициент. Эти показатели содержатся в СНиП «Нагрузки и воздействия» и определяются не только регионом, но и местом расположения дома. Например, на частный дом, окруженный многоэтажными зданиями, приходится меньше нагрузок. Отдельно стоящий загородный дом или дача испытывают повышенные ветровые нагрузки.

Расчет снеговой нагрузки на кровлю

Расчет крыши на снеговую нагрузку проводится по формуле:

Полная снеговая нагрузка равна вес снега, умноженная на поправочный коэффициент. Коэффициент учитывает ветровое давление и аэродинамическое влияние.

Вес снега, который приходится на 1 м.кв. площади крыши (согласно СНиП 2.01.07-85) находится в пределах 80-320 кг/м.кв.

Нюанс. При угле наклоне ската свыше 60° нагрузка снега на расчет не влияет. Поскольку снег быстро сползет вниз и не повлияет на прочность бруса.

• Особые нагрузки. Учет таких нагрузок проводится в местах с высокой сейсмической активностью, торнадо, штормовыми ветрами. Для наших широт достаточно сделать запас по прочности.

Нюанс. Одновременное действие многих факторов вызывает эффект синергии. Это стоит учесть (см. фото).

Оценка состояния и несущей способности стен и фундамента

Следует учитывать, что кровля имеет существенный вес, который способен нанести вред остальному зданию.

Определение конфигурации кровли:

• простая симметричная;
• простая ассиметричная;
• ломаная.

Чем сложнее форма крыши, тем большее количество стропильных ферм и подстропильных элементов нужно для создания необходимого запаса по прочности.

Расчет угла наклона крыши

Угол наклона двухскатной крыши определяется в первую очередь кровельным материалом. Ведь каждый из них выдвигает свои требования.

• мягкая кровля – 5-20°;
• металлочерепица, шифер, профнастил, ондулин – 20-45°.

Следует учесть, что увеличение угла увеличивает площадь пространства под крышей, но и количество материала. Что влияет на общую стоимость работ.

Нюанс. Минимальный угол наклона двускатной крыши должен составлять не меньше 5°.

Расчет шага стропил

Шаг стропил двускатной крыши для жилых домов может составлять от 60 до 100 см. Выбор зависит от кровельного материала и веса конструкции крыши. Тогда количество стропильных ног рассчитывается путем деления длины ската на расстояние между стропильными парами плюс 1. Полученное число определяет количество ног на один скат. Для второго число нужно умножить на 2.

Расчет длины стропил крыши

Длина стропил для чердачной крыши рассчитывается по теореме Пифагора.

• Параметр «а» (высота крыши) задается самостоятельно. Ее величина определяет возможность обустройства жилого помещения под крышей, удобством нахождения на чердаке, расходом материала на строительство крыши.
• Параметр «b» равен половине ширины здания.
• Параметр «с» представляет собой гипотенузу треугольника.

К полученному значению нужно добавить 60-70 см. для запилов и выноса стропильной ноги за стену.

Стоит отметить, что максимальная длина бруса – 6 м.п. Поэтому при необходимости брус для стропил можно сращивать (наращивание, стыковка, соединение). Ширина стропил для крыши зависит от расстояния между противоположными несущими стенами.

Расчет сечения стропил

Сечение стропил двускатной крыши зависит от нескольких факторов:

• нагрузки, о ней мы уже писали;
• вида применяемого материала. Например, бревно выдерживает одну нагрузку, брус – другую, клееный брус – третью;
• длины стропильной ноги;
• вида древесины, которая используется в строительстве;
• расстояния между стропилами (шага стропил).

Определить сечение бруса для стропил, зная расстояние между стропилами и длину стропила можно с помощью нижеприведенных данных.

Сечение стропил — таблица

Чем больше шаг установки стропил, тем большая нагрузка приходится на одну стропильную пару. Значит, сечение стропил нужно увеличивать.

Размеры пиломатериала (бруса и доски) для двухскатной стропильной системы:

• толщина (сечение) мауэрлата – 10х10 или 15х15 см.;
• толщина стропильной ноги и затяжки – 10х15 или 10х20 см. Иногда используют брус 5х15 или 5х20 см;
• прогон и подкос – 5х15 или 5х20. В зависимости от ширины ноги;
• стойка – 10х10 или 10х15;
• лежень – 5х10 или 5х15 (в зависимости от ширины стойки);
• толщина (сечение) обрешетки крыши – 2х10, 2,5х15 (в зависимости от кровельного материала).

Устройство стропильной системы

Основные виды стропильных конструкций:

• стропильные ноги противоположных скатов связаны горизонтальными затяжками (для ширины дома до 6 м);
• коньковый прогон опирается на вертикальные стойки, дополнительно используются наклонные распорки (для домов шириной до 10 м с пустым чердаком, конструкция рассчитана на высокие нагрузки);
• в качестве дополнительных точек опоры выступают горизонтальные прогоны, опирающиеся на вертикальные стойки, стропила связаны затяжками (для ширины дома до 15 м).

Стропильные конструкции изготавливаются из бруса сечением не менее чем 50×150 мм. Расположение перекладины выполняется на уровне будущего потолка чердачного помещения.

Если при возведении дома своими руками есть возможность поднять к месту монтажа готовые фермы, рекомендуется изготавливать стропила на земле, используя первый А-образный элемент каркаса в качестве шаблона.

Стропильные ноги рекомендуется выполнять из цельного бруса, но при необходимости можно срастить брус с двух сторон при помощи гвоздей или саморезов. Шаг стропил может быть рассчитан исходя из размеров листового утеплителя. В первую очередь устанавливаются крайние А-образные элементы, на которые крепится коньковый прогон, выполненный из бруса 100×150 или доски 50×150. Коньковый прогон придает жесткость всего каркаса.

Чтобы не ослаблять мауэрлат, прорези для крепления выполняют в стропилах, в результате чего стропило горизонтальной плоскостью прорези лежит на поверхности мауэрлата, а выступом упирается в вертикальную плоскость мауэрлата. Фиксация выполняется тремя гвоздями, два из которых забиваются с обеих сторон стропила, а третий – через его верхнюю плоскость.

Существуют различные способы крепления стропил в верхней части двускатной крыши, которые можно выполнить своими руками:

• Края каждой пары стропил разрезаются таким образом, чтобы при сопряжении плоскостей срезов стропильные ноги образовывали заданный угол наклона крыши. Затем стропила скрепляются между собой деревянными планками при помощи гвоздей, либо металлическими пластинами с болтовым соединением. В верхнюю плоскость стропил следует забить по гвоздю длиной не менее 150 мм;
• Стропила разных скатов размещаются на установленном коньковом прогоне, при этом их необходимо разрезать, чтобы горизонтальный участок равнялся по ширине половине толщины конькового бруса. Стропила между собой фиксируются металлическими планками, которые следует разместить над пролетом (висячее соединение, требует жесткого крепления ног к мауэрлату);
• Соединение внахлест — наиболее простой вариант, стропила наклоняют под одинаковым углом и соединяют их шпильками или болтами, используя широкие шайбы.

На следующем этапе монтируются такие виды элементов, как прогоны, стойки, подкосы и т.д., если они входят в выбранную схему каркаса. При монтаже важно контролировать вертикальность и горизонтальность конструкций. Ошибки, допущенные в процессе возведения крыши, исправить практически невозможно.

Монтаж стропильной системы

Прежде чем начать монтаж стропильной системы двухскатной крыши необходимо выполнить крепление мауэрлатов к продольным стенам с помощью анкерных болтов. Далее следует определиться с оптимальным сечением стропильных ног, которое зависит от их длины и расстояния между ними.

Для этого необходимо произвести расчет длины и сечения стропил. Если требуется, чтобы пиломатериалы имели другую ширину и длину стропильных ног, то требуемый размер достигается путем их сращивания (наращивания) при помощи крепежных элементов.

Для использования утеплителя следует подобрать рациональное расстояние между стропилами таким образом, чтобы как можно меньше пришлось обрезать теплоизоляционный материал.

Если предполагается возвести кровельную конструкцию своими руками, требуется произвести расчет, исходя из ширины крыши и ее высоты до конька. Стандартная схема предполагает создание стропильной конструкции, в основе которой лежит равнобедренный треугольник. Простые геометрические построения и расчеты дают возможность вычислить длину стропильных ног: к квадратному корню из суммы квадратов высоты до конька и половины ширины крыши следует прибавить припуск на карнизный свес.

Требуемое количество стропил зависит от длины крыши и выбранного кровельного материала. Обычно шаг стропильных конструкций составляет 1,2 – 1,5 м. Не рекомендуется превышать данные значения.

На основании длины стропильной ноги и длины конька крыши (включая припуски на свесы) выполняется расчет площади кровельной поверхности – для этого указанные величины следует перемножить.

При расчете пиломатериалов необходимо учесть наличие таких элементов стропильной конструкции, как:

• мауэрлат;
• конек;
• стропильные ноги;
• стойки;
• прогоны;
• ригели;
• подкосы.

В зависимости от вида кровельного материала определяется тип обрешетки. Она может быть разреженной (с разным шагом) или сплошной, под мягкие покрытия выполняют сплошную обшивку листовым материалом. Если монтируется полувальмовая кровля, также необходимо подсчитать количество кровельного и конструкционного материала для устройства вальм – треугольных срезанных вершин над торцевыми стенами дома.

Все деревянные элементы требуют обработки специальными составами, предотвращающими гниение, повреждение вредителями, возгорание.

Установка стропил происходит в следующем порядке:

1. Вначале делается шаблон, по которому будут собираться стропильные фермы. Для этого берутся две доски (длина доски равна длине стропильной ноги) и соединяются с одного края между собой одним гвоздем.
2. Получившаяся конструкция (ножницы), свободными краями досок кладется на опоры, в места, где будут опираться стропильные ноги. Полученный, финальный угол – угол наклона ската крыши, необходимо зафиксировать с помощью нескольких гвоздей, а для лучшей фиксации угла, закрепить между досками поперечную перекладину.
3. Далее делается еще один шаблон, с помощью которого, будут выполняться монтажные запилы на стропилах. Проще всего его изготовить из фанеры.
4. На стропилах вырезают монтажные запилы при помощи шаблона и соединяют между собой под углом наклона ската. Получившийся треугольник называют стропильной фермой, который поднимают на крышу с помощью вспомогательных конструкций (лестница, лаги и т.п.) и крепят к мауэрлату.
5. В самом начале устанавливают две крайние фронтонные фермы. Для их правильной горизонтальной и вертикальной установки используют временные подкосы, которые к ним крепят.
6. Между крайними вершинами ферм протягивают шнур, который служит для обозначения будущего конька, а также для уровня остальных промежуточных стропил.
7. Далее поднимаются и устанавливаются остальные стропильные фермы на ранее подсчитанном расстоянии (не менее 0.6 м) друг от друга.
8. Громоздкие конструкции, в зависимости от необходимости, укрепляются ригелями, подпорами, подкосами и т.п.
9. Коньковый брус (прогон) устанавливают на специальных опорах. Дальше к нему крепятся промежуточные, диагональные и короткие стропила.

Крепление мауэрлата

Каркас из стропил, выполненный своими руками, может крепиться к балкам перекрытия, но в этом случае все нагрузки на строительные конструкции сосредоточатся на местах крепления балок перекрытия. Такой вариант пригоден для небольших легких строений.

Чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на верхнюю поверхность стен, параллельных коньку будущей крыши, монтируется мауэрлат, который послужит основой каркаса. Для изготовления мауэрлата используется деревянный брус сечением 150×150, 100×150 или 100×100.

К стене он крепится одним из следующих способов:

• При помощи металлических шпилек, вмурованных в бетонную балку, залитую по длине стены. Шаг креплений не более 120 см, расположение в шахматном порядке, резьба шпилек не менее М12. Высота выступающей над бетоном части шпильки должна на 30 мм превышать высоту бруса мауэрлата вместе с гидроизоляционным слоем из рубероида. Деревянный брус, в котором сверлятся соответствующие отверстия, притягивается к балке гайками с шайбами;
• При монтаже своими руками кровли с двумя скатами общей площадью менее 250 м2, шпильки для крепления мауэрлата закладываются в стены в процессе ее возведения. Чтобы обеспечить необходимую прочность будущего деревянного каркаса, шпильки следует замуровывать на большую глубину, чем в бетонную балку;
• При помощи проволоки-катанки, вмонтированной в кирпичную кладку не менее, чем за три ряда до верха стены. Данный метод пригоден при монтаже кровельной системы небольшой площади.

Источники:

https://moydomik.net/krovlya/ustroy-kryshi/259-stropilnaya-sistema-dvuhskatnoy-kryshi-montazh.html#title0

https://krovlyakrishi.ru/vidy-krysh/dvuskatnaya/stropilnaya-sistema-dvuxskatnoj-kryshi.html

https://vseokrovle.com/stropilnaja/6-stropilnaja-sistema-dvuskatnoj-kryshi.html#

Что нужно для вальмовой крыши?

Вальмовая крыша — это тип крыши, который имеет четыре ската, каждый из которых имеет два скоса и соединяется вальмами. Для постройки вальмовой крыши необходимы следующие материалы и компоненты:

1. Каркас крыши — это структура из деревянных балок, которая поддерживает покрытие крыши. Каркас должен быть надежным и прочным, чтобы выдерживать вес кровли и снега зимой.

2. Стропильные элементы — это деревянные балки, которые используются для создания углов и скатов крыши. Они должны быть расположены под углом, чтобы обеспечить правильный уклон кровли.

3. Материалы кровельного покрытия — это материалы, которые используются для покрытия крыши и защиты от погодных условий. Это может быть металлический лист, керамический черепица, битумная черепица или другой кровельный материал.

4. Вентиляция — для вальмовой крыши необходимо обеспечить хорошую вентиляцию, чтобы избежать скопления влаги под крышей и создания конденсата. Для этого необходимы вентиляционные отверстия в крышной обшивке или специальные вентиляционные элементы.

5. Кровельные элементы — это компоненты, используемые для крепления кровельного покрытия к каркасу крыши. Они могут включать в себя кровельные гвозди, скобы или другие крепежные элементы.

При выборе материалов для вальмовой крыши важно учитывать не только их прочность и долговечность, но и их эстетические качества, такие как цвет, текстура и форма. Также необходимо убедиться, что конструкция соответствует местным строительным нормам и требованиям безопасности.